水泥的腐蚀.ppt

1、3.1.6水泥石的腐蚀、1 .水泥的腐蚀： (1)软水长期接触水泥石时，水泥石中的氢氧化钙元素持续溶出，水泥石中的游离的氢氧化钙元素减少一定程度时，水泥石中的其他含钙元素矿物也分解溶出，水泥石结构的强度降低(2)一般酸的腐蚀工程结构在各种酸性介质中时，酸性介质容易与水泥石中的氢氧化钙元素反应，其反应产物溶解于水而流失，或引起体积膨胀，导致结构物的局部膨胀，破坏水泥石的结构。 其腐蚀反应过程为： (3)碳酸的腐蚀雨水和地下水中溶解了大量的二氧化碳，形成了碳酸。 碳酸水首先与水泥石中的氢氧化钙元素反应，中和后使水泥石碳化形成碳酸钙元素，碳酸钙元素与碳酸反应生成可溶性的碳酸水素钙元素，随水流失，破坏

2、了水泥石的结构。 其腐蚀反应过程如下： (4)硫酸盐腐蚀环境中含有硫酸盐的水一旦渗透到水泥石结构中，就与水泥石中的氢氧化钙元素反应生成石膏，石膏与水泥石中的水合铝酸钙反应生成钙矾石，产生1.5倍的体积膨胀，该膨胀必然导致脆性水泥石结构的开裂、开裂钙矾石因为是微针状结晶，所以常被称为水泥杆菌。 此外，还有镁盐、强碱、糖类、脂肪等腐蚀水泥石的物质。 2、防止水泥石腐蚀的方法()根据工程环境特点，合理选择水泥品种或适当配合混合材料，减少可腐蚀物质的浓度，防止或延缓水泥腐蚀。 就像软水环境中的工程一样，多选用混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥或飞灰水泥。 因为这些个水泥在水泥石中的氢氧化钙元素含量低，对软

3、水侵蚀的抵抗力强。 采取措施提高混凝土的密度，提高水泥石结构的孔隙率，特别是表面密度，堵塞腐蚀介质侵入水泥石的通路。 ()在水泥石结构的表面设置保护层，隔断腐蚀介质和水泥石的关联。 用涂料、粘贴面等致密的耐腐蚀层复盖水泥石，可有效保护水泥石不受腐蚀。 3.1.7硅酸盐水泥的性能特点和应用，1 .凝结硬化快，早期及后期强度高，适用于要求快的工程(如冬季施工、预制、现浇等工程)、高强混凝土工程(如预应力混凝土、大坝的向上溢出面部混凝土)。 2、抗冻性好，适用于水工混凝土和抗冻性要求高的工程。 3 .耐腐蚀性差，水合后的氢氧化钙元素和水合铝酸钙的含量多。 4、水热高，不适于大体积混凝土工程。 但是，

4、有利于低温季节蓄热法的施工。 5 .碳化防止性好。 由于水合后的氢氧化钙元素含量多，水泥石的碱度不易降低，铁元素肌的保护作用强。 适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。 6 .耐热性差。 这是因为水合后的氢氧化钙元素含量高。 不适用于受高温作用的混凝土工程。 7、耐磨性好，适合高速公路、公路和地面工程。 例3-1硅酸盐水泥熟料是由这些矿物成分组成还是这些个的矿物成分对水泥的性质产生怎样的影响？ 分解硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分是硅酸三钙元素3S、硅酸二钙元素C2S、铝酸三钙元素C3和铁元素铝酸四钙元素4AF。 这些个矿物成分对水泥性质的影响如下表所示：例3-2水泥的体积稳定性是水泥的体积稳定性不良

5、的原因是什么？ 稳定性差的水泥是怎么破吗？水泥浆硬化后的体积变化的均匀性叫做水泥的体积稳定性。 即，水泥硬化拉力赛具有能够保持一定形状、不破裂、不变形、不崩塌的性质。水泥稳定性不良的主要原因有： (1)熟料中含有的游离氧化钙元素、游离过氧化镁过多；(2)石膏配合过多，其中游离氧化钙元素最常见，影响也是最严重的因素。 熟料中含有的游离氧化钙元素和过氧化镁都是过烧，结构致密，水合慢。 此外，被熟料中的其他成分包围，水泥固化后进行熟化，生成六方板状的Ca(OH)2结晶，此时体积膨胀97以上，导致不均匀的体积膨胀，水泥石破裂。 石膏的配合量过多时，水泥硬化后，残佗石膏和水合铝酸钙继续反应生成钙矾石，体

6、积增大到约1.5倍，水泥石破裂。 体积稳定性差的水泥，会产生膨胀性裂缝，水泥制品和混凝土破裂，引起结构破坏。 因此，体积稳定性差的水泥判断为废品，在工程中使用使不得。 例3-1现有甲、乙两工厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下表所示，估计这些个两工厂生产的硅酸盐水泥的性能如何不同，进行比较，由解：甲工厂硅酸盐水泥链接器制备的硅酸盐水泥的强度发d时的强度比由乙工厂硅酸盐水泥库链接器制备的硅酸盐水泥高，但耐腐蚀性比由乙工厂硅酸盐水泥库链接器制备的硅酸盐水泥低。 注解甲厂硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙元素3S、铝酸三钙元素C3的含量高于乙厂硅酸盐水泥熟料，乙厂硅酸盐水泥熟料中硅酸二钙元素C2S的含量高于

7、甲厂硅酸盐水泥熟料。 熟料矿物成分含量的差异是上述差异的主要原因。 例3-2 .说明生产硅酸盐水泥时为什么要配合适量的石膏，水泥熟料中的铝酸三钙元素遇到水时，水合作用速度最快，水泥瞬间凝固或急凝固。 为了延长凝结时间，便于施工，应配合适量的石膏。 在注解石膏存在的条件下，水泥一水合，石膏就可以与铝酸三钙元素作用生成水合硫代铝酸钙(矾石)，硫代渗铝难溶于水，它沉淀在水泥粒子表面形成保护膜，阻碍铝酸三钙元素的水合作用，减缓水泥的水合作用速度例3-3水泥为什么必须有一定的细度？ 在矿物组成相同的条件下，水泥磨得越细，水泥粒子的平均粒径越小，比表面积越大，原来如此，水泥水合时与水的接触面越大，水合速度

8、越快，水合作用越彻底。 相应地，水泥凝结固化速率加快，早期强度和后期强度提高。 但是，其28d的水热也越大，固化后的干燥收缩值也越大。 此外，细磨水泥需要消耗更多的能量，导致成本上升。 因此，水泥应该有一定的细度。 根据注解国家标准GB175-1999，水泥的细度可以用比表面积或0.08 mm方孔筛的筛量(相对于未通过部分的试样总量的百分率)表示。 普通水泥的纤度为0.08 mm见方孔筛的筛価量超过10%则为要不得。 例3-4 .什么是水泥的体积稳定性？ 水泥体积稳定性不良的原因是什么？ 稳定性差的水泥是怎么破吗？水泥浆硬化后的体积变化的均匀性叫做水泥的体积稳定性。 即，水泥硬化拉力赛具有能够

9、保持一定形状、不破裂、不变形、不崩塌的性质。 水泥稳定性不良的主要原因有： (1)熟料中含有的游离氧化钙元素、游离过氧化镁过多；(2)石膏配合过多，其中游离氧化钙元素最常见，影响也是最严重的因素。 熟料中含有的游离氧化钙元素和过氧化镁都是过烧，结构致密，水合慢。 此外，被熟料中的其他成分包围，水泥固化后进行熟化，生成六方板状的Ca(OH)2结晶，此时达到体积膨胀以上，导致不均匀的体积膨胀，水泥石破裂。 石膏的配合量过多时，水泥硬化后，残佗石膏和水合铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大到约1.5倍，水泥石破裂。体积稳定性差的水泥，会产生膨胀性裂缝，水泥制品和混凝土破裂，引起结构破坏。 因此，体积稳

10、定性差的水泥判断为废品，在工程中使用使不得。 注解水泥的体积稳定性用雷氏法或试饼法检查。 沸腾的试验饼肉眼没有发现龟裂，用直尺检查也没有弯曲，表示合格了稳定性。 反而不及格。 雷式回形针两试验片针尖间距离增加值的平均值为5.0以下时，认为符合水泥稳定性。 沸煮法只能检查游离氧化钙元素的危害。 游离过氧化镁和过剩石膏不进行检验，生产厂控制两者的含量，往往低于标准规定的数量。 例3-5 .一些体积稳定性不合格的水泥，为什么在有会儿保管后合格？解：某体积稳定性轻度不合格的水泥，如果在空气中放置4周以上，则水泥中的游离氧化钙元素的一部分吸收空气中的水蒸气而水合(或消化)，即在空气中有会儿放置后， 由于

11、游离氧化钙元素的膨胀作用减少或消除，水泥的体积稳定性可能会因轻度不合格而合格。 注释中必须注意的是，这种水泥可以在重新检验确认体积稳定性合格后使用。 即使放置有会儿，如果体积稳定性不合格，也不能使用。 稳定性合格的水泥也必须重新标定水泥的标签条，以标定的标签条值使用。 例3-6 .影响硅酸盐水泥水热的因素有哪些？水热的大小对水泥的应用有什么影响？影响硅酸盐水泥水热的因素主要是硅酸三钙元素3S、铝酸三钙元素C3的含量和水泥的清晰度。 硅酸三钙元素3S、铝酸三钙元素C3含量越高，水泥的水热越高，水泥的纤度越细，水合散热速度越快。 水热大的水泥在大体积混凝土工程中不能使用。 在大体积混凝土工程中，由

12、于内部积存水热难以发散，混凝土的内部温度急剧上升，混凝土的内外温度差过大，引起明显的温度应力，使混凝土产生龟裂。 大大降低混凝土的强度和其他性能。 但水热有利于冬季施工的混凝土工程，能加快早期强度的增加，提高初期抗冻性。 水泥矿物由水合作用释放的热量称为水合热。 水泥水热的大小和散热的速度主要取决于熟料的矿物组成和水泥的清晰度。 铝酸三钙元素C3的水热最大，硅酸三钙元素3S的水热也最大。 通常，水泥等级越高，水合热越大。 对水泥发挥促凝作用的因素均可提高早期水热。 相反，所有可以延迟水化作用的元素都可以降低水合热。 例3-7 .为什么流动软水对水泥石有腐蚀作用，解：水泥石中存在水泥水化生成的氢

13、氧化钙元素。 氢氧化钙元素Ca(OH)2可微溶于水。 水泥石长期接触软水时，水泥石中的氢氧化钙元素溶出而丢失，水泥石的空孔率增加。 水泥石中游离的氢氧化钙元素Ca(OH)2浓度一旦减少，水泥石中的其他含钙元素矿物也会分解溶出，导致水泥石结构的强度降低，因此流动的软水和有压力的软水在水泥石中有腐蚀作用。 注解水泥石腐蚀的基本原因有： (1)水泥石中含有大量易腐蚀成分，主要有氢氧化钙元素Ca(OH)2、水合铝酸三钙元素C3AH6等。 (2)水泥石自身不密，内部含有很多毛孔，腐食性介质容易渗透析出，水泥石内部也被腐蚀。 工程环境中存在腐食性介质，其来源一盏茶。 例3-8硫酸盐在水泥石中有腐蚀作用，水泥制造时配合的适量的石膏为什么在水泥石中没有腐蚀作用，通过解：硫酸盐对水泥石的腐蚀作用是指水或环境中的硫酸盐在水泥石中泥水化而生成的氢氧化钙元素Ca(OH)2， 与氢化铝酸钙C3AH6反应，生成氢化硫铝酸钙(钙钛矿C3AS3H31 )，产生1.5倍的体积膨胀。因为这个反应发生在变形能力小的水泥石内，所以水泥石被破坏，水泥石中有腐蚀作用。 水泥制造时配合的适量石膏也与水合生成物水合铝酸钙C3AH6反应生成膨胀性生成物水合硫代铝酸钙C3AS3H31，但该水合物主要在水泥浆凝结前发生，